خلاصه
با توجه به چالش‌های جدی ناترازی برق در کشور، به‌ویژه در فصل تابستان، نیروگاه‌های تولید همزمان برق و حرارت (CHP) به‌عنوان یک راهکار سریع و عملیاتی برای رفع این مشکل مطرح شده‌اند. این گزارش به بررسی دلایل اولویت‌دهی به CHPها در مقایسه با سایر گزینه‌ها مانند نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و تجدیدپذیر می‌پردازد و مزایا، چالش‌ها و الزامات اجرایی این طرح را تحلیل می‌کند.
خلاصه نیروگاه CHP چیست؟
نیروگاه CHP (Combined Heat and Power) یا نیروگاه تولید همزمان حرارت و برق، سیستمی است که انرژی مورد نیاز برای تولید برق و حرارت را به طور همزمان از یک منبع انرژی تأمین می‌کند. این سیستم به جای استفاده جداگانه از انرژی برای تولید برق و حرارت، این دو فرآیند را به طور همزمان انجام می‌دهد، که موجب افزایش بازده انرژی می‌شود. در این نوع نیروگاه‌ها، انرژی حرارتی که در فرآیند تولید برق به هدر می‌رود، به صورت مستقیم برای تأمین گرمای مورد نیاز فرآیندهای صنعتی یا سیستم‌های گرمایش ساختمان‌ها استفاده می‌شود. استفاده از نیروگاه‌های CHP در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و بهبود کارایی انرژی اهمیت زیادی دارد. این سیستم‌ها قادرند میزان مصرف سوخت را کاهش دهند و در نتیجه هزینه‌ها و آلودگی محیطی را پایین بیاورند. نیروگاه‌های CHP به ویژه در صنایع و مناطقی که نیاز به هر دو نوع برق و حرارت دارند، بسیار مفید هستند و به عنوان یک راه‌حل پایدار و کارآمد برای مدیریت انرژی شناخته می‌شوند.
ملاحظات و سابقه
1- چالش ناترازی برق در کشور
• کشور با کمبود شدید برق در تابستان مواجه است، در حالی که در زمستان مشکل اصلی، کمبود سوخت است.
• ناترازی تابستانه عمدتاً ناشی از افزایش مصرف برق و محدودیت‌های تولید است.
2- وضعیت منابع گاز
• با وجود داشتن دومین ذخایر گازی جهان، کشور با افت فشار چاه‌ها و محدودیت‌های پالایشی مواجه است.
• در تابستان، ظرفیت آزاد گاز وجود دارد که می‌تواند به CHP ها اختصاص یابد.
درفصل تابستان، به‌دلیل کاهش مصرف گاز در بخش‌های گرمایشی، معمولاً با مشکل کمبود گاز مواجه نیستیم. با این حال، برنامه‌ریزی دقیق اورهال خطوط گاز و پالایشگاه‌ها و جلوگیری از انجام همزمان اورهال در تمام مناطق، می‌تواند از بروز اختلال در تأمین گاز جلوگیری کند. تأخیر و ناهماهنگی در آغاز فرآیند اورهال ممکن است منجر به کمبود گاز در تابستان، به‌ویژه برای نیروگاه‌های CHP شود.
از سوی دیگر، در بسیاری از استان‌ها، به‌ویژه در ماه‌های مرداد و شهریور، هوای خنک‌تری وجود دارد. همچنین، در استان‌های گرمسیری که تا مهر و آبان هوا سرد نمی‌شود، نیازی به اورهال خطوط گاز در تابستان نیست، زیرا این خطوط برای فصل زمستان آماده می‌شوند. اگر اورهال این خطوط در فروردین و اردیبهشت (پیش از آغاز پیک مصرف برق در تابستان) یا در مهر و آبان (برای مناطق گرمسیری) انجام شود، می‌توان از تأمین پایدار گاز برای نیروگاه‌های CHP در تابستان اطمینان حاصل کرد و از این طریق، برق مورد نیاز را در اوج مصرف تابستانه تأمین نمود.
3- بررسی گزینه‌های موجود
3-1- نیروگاه‌های تجدیدپذیر (خورشیدی و بادی)
• تولید متناوب و وابسته به شرایط آب‌وهوایی دارند.
• نیاز به ذخیره‌سازهای پرهزینه دارند که در حال حاضر مقرون‌به‌صرفه نیستند.
• وابستگی به واردات تجهیزات از چین و ریسک منسوخ شدن تکنولوژی
3-2- نیروگاه‌های سیکل ترکیبی
• هزینه سرمایه‌گذاری بسیار بالا (حدود ۳۰۰ میلیون یورو برای یک نیروگاه 540 مگاواتی)
• زمان‌بر بودن احداث (۳ تا 5 سال)
• بازگشت سرمایه طولانی‌مدت به دلیل قیمت پایین خرید تضمینی برق
3-3- نیروگاه‌های CHP
• مزیت‌های پدافندی
نیروگاه‌های بزرگ حرارتی به‌دلیل تمرکز و اندازه، آسیب‌پذیری بیشتری در برابر تهدیدات دارند، در حالی که CHPها به‌دلیل پراکندگی و کوچک‌مقیاس بودن، از امنیت بالاتری برخوردارند.
• کاهش هزینه‌های انتقال و تأمین گاز
CHPها نیاز به خطوط انتقال گاز اختصاصی (مانند نیروگاه‌های حرارتی بزرگ) ندارند و مصرف گاز در این نیروگاه‌ها کمتر است، در نتیجه هزینه‌های اختصاص گاز برای شرکت ملی گاز کاهش می‌یابد.
• قابلیت جابه‌جایی و انعطاف‌پذیری
برخی از مدل‌های CHP به‌صورت موبایل و نصب‌شده بر روی کفی‌های چرخ‌دار طراحی شده‌اند که امکان انتقال و استقرار در نقاط مورد نیاز را فراهم می‌کند. این ویژگی، امکان تأمین برق در مناطق بحرانی یا موقت (مانند مناطق عملیاتی یا مناطق دچار کمبود شبکه) را افزایش می‌دهد.
پیشنهاد‌ها و راهکارها
۱. توسعه نیروگاه‌های CHP به‌عنوان راهکار کوتاه‌مدت:
• مزایا:
o راه‌اندازی سریع (در مقایسه با سیکل ترکیبی)
o هزینه کمتر نسبت به نیروگاه‌های بزرگ
o امکان تعهدپذیری از صنایع برای فعالیت در بازه پیک (اردیبهشت تا مهر ماه) و قطع گاز در سایر ماه‌ها
o کاهش بار شبکه برق و گاز با بهره‌برداری از حرارت تلف‌شده
• چالش‌ها:
o نیاز به نظارت دقیق بر راندمان و مصرف بهینه گاز
۲. اصلاح مدل تعهدات و قیمت‌گذاری:
• تعریف قراردادهای کوتاه‌مدت با صنایع برای تأمین برق در تابستان
• بازنگری در قیمت خرید تضمینی برق از¬CHPها برای جذاب‌تر کردن سرمایه‌گذاری
۳. برنامه‌ریزی بلندمدت برای تنوع بخشی به سبد انرژی:
• توسعه متوازن نیروگاه‌های حرارتی، سیکل ترکیبی و تجدیدپذیر با در نظر گرفتن پایداری شبکه
• سرمایه‌گذاری روی ذخیره‌سازهای انرژی برای پشتیبانی از نیروگاه‌های تجدیدپذیر
جمع‌بندی
در مواجهه با چالش جدی کمبود برق در تابستان‌ها، نیروگاه‌های تولید همزمان برق و حرارت (CHP) به‌عنوان راهکاری عملی و سریع مطرح شده‌اند. این فناوری با بهره‌گیری از ظرفیت خالی گاز در فصل گرم، می‌تواند به شکل مؤثری به حل بحران ناترازی برق کمک کند. مزیت اصلی CHPها در مقایسه با سایر گزینه‌ها، سرعت اجرا و هزینه کمتر است. در حالی که احداث نیروگاه‌های سیکل ترکیبی سال‌ها زمان می‌برد و نیروگاه‌های تجدیدپذیر نیازمند سرمایه‌گذاری کلان است.
نکته کلیدی در بهره‌برداری بهینه از این سیستم‌ها، برنامه‌ریزی دقیق برای زمان‌بندی تعمیرات خطوط گاز است. با توجه به کاهش مصرف گاز در تابستان، می‌توان از این ظرفیت برای تغذیه CHPها استفاده کرد، مشروط بر اینکه تعمیرات اساسی خطوط در ماه‌های فروردین و اردیبهشت یا مهر و آبان انجام شود تا اختلالی در تأمین گاز ایجاد نشود. از دیگر مزایای این سیستم می‌توان به انعطاف‌پذیری بالا اشاره کرد. برخی مدل‌های متحرک CHP قابلیت نصب سریع در مناطق مختلف را دارند و به دلیل ساختار غیرمتمرکز، امنیت بیشتری در برابر تهدیدات احتمالی ارائه می‌دهند.
